GaN基LED发光动力学及失效机理研究.docx

GaN基LED发光动力学及失效机理研究
GaN基LED发光动力学及失效机理研究
摘要：本论文主要研究GaN基LED的发光动力学和失效机理。首先介绍了GaN材料的基本特性和LED的工作原理，然后分析了GaN基LED中的发光机制和发光动力学过程，包括电子空穴复合、激子形成和发光等过程。接着讨论了GaN基LED的失效机理，包括晶格失配、态密度等效电流模型和热失效等。
关键词：GaN基LED，发光动力学，失效机理，电子空穴复合，激子形成
1.引言
GaN基LED作为一种新型高效照明和显示器件，在能源节约和环境保护方面具有巨大潜力。为了提高GaN基LED的性能和可靠性，深入研究其发光动力学和失效机理是非常重要的。本论文旨在系统地探讨GaN基LED的发光动力学和失效机理，为GaN基LED的设计和制备提供理论指导。
2.GAN基LED的发光机制
GaN材料是一种宽禁带半导体材料，具有较高的电子迁移率和较大的束缚能。GaN基LED的发光机制主要包括电子空穴复合、激子形成和发光等过程。电子空穴复合是GaN基LED的发光过程的核心环节，其中包括直接复合、间接复合和表面复合等不同机制。激子形成是在电子空穴复合过程中，由于约束效应导致的电子空穴对的形成。发光是在激子形成之后，激子重新组合释放出能量的过程，包括自发辐射和受激辐射两种机制。
3.GAN基LED的发光动力学过程
GaN基LED的发光动力学过程主要包括载流子注入、电子空穴复合和激子形成等过程。载流子注入是通过外加正向电压将电子和空穴注入PN结中形成激发态的过程。电子空穴复合是载流子注入后，电子和空穴发生复合并释放出能量的过程。激子形成是由于电子和空穴之间的约束效应导致的电子空穴对的形成过程。在发光动力学过程中，电子和空穴的注入浓度和激发态的寿命是影响发光强度和效率的重要因素。
4.GAN基LED的失效机理
GaN基LED的失效机理涉及多种因素，包括晶格失配、态密度等效电流模型和热失效等。晶格失配是由于GaN材料和衬底材料之间晶格常数不匹配而导致的晶体缺陷和应力积聚，降低了LED的性能和可靠性。态密度等效电流模型是描述GaN基LED中非辐射复合和漏泄电流的重要模型，通常用于分析LED的失效机理和寿命预测。热失效是由于LED工作过程中产生的热量无法有效散发而导致的LED性能下降和寿命缩短。
5.结论
本论文对GaN基LED的发光动力学和失效机理进行了深入研究，详细分析了GaN材料的发光机制和LED的发光动力学过程。同时，讨论了GaN基LED的失效机理，包括晶格失配、态密度等效电流模型和热失效等。这些研究为GaN基LED的设计和制备提供了理论指导，有助于提高其性能和可靠性。
参考文献：
[1]NakamuraS,FasolG.Thebluelaserdiode:GaNbasedlightemittersandlasers[M].SpringerScience&BusinessMedia,2012.
[2]ChenX,LiuG,ZhangJ,etal.CarrierdynamicsandrecombinationmechanisminGaN-basedlight-emittingdiodes[J].AppliedPhysicsLetters,2018,113(11):111101.
[3]MaZ,PourhashemiA,DefeverF,etal.Impactofepitaxialqualityandstressrelaxationontheefficiencydroopofsemi-polar(2021)InGaN/GaNlightemittingdiodes[J].Scientificreports,2019,9(1):5539.
[4]UrtāneA,SmalinsK,ŠutkaA,etal.Temperature-DependentCharacterizationofGaN-BasedLightEmittingDiodes[J].JournalofElectronicMaterials,2019,48(9):5242-5246.